Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un sistema láser capaz de detectar simultáneamente varios gases contaminantes en el aire en unos segundos. La tecnología utiliza fibras ópticas especiales y gases presurizados para generar rayos láser ultraprecisos. Las primeras pruebas muestran una detección rápida y fiable de CO2 y SO2, dos gases importantes responsables del calentamiento global y de la contaminación atmosférica.
La contaminación del aire mata a 7 millones de personas al año según la Organización Mundial de la Salud y es uno de los mayores desafíos de nuestro siglo. Por lo tanto, las herramientas espectroscópicas avanzadas para la detección de gases ambientales, capaces de monitorear con precisión múltiples gases en tiempo real y con alta sensibilidad, son de suma importancia para el mundo.
Un innovador sistema óptico para rastrear contaminantes
El equipo dirigido por el profesor asociado Christos Markos en DTU Electro en Dinamarca presentó en Nature Communications un nuevo método para sintetizar varias líneas espectrales ópticas estrechas, sintonizadas de forma precisa e independiente en el infrarrojo cercano y el infrarrojo medio.
El láser se combinó con fotoacústica y los investigadores demostraron la capacidad de un sistema robusto para monitorear múltiples gases en tiempo real y con alta sensibilidad. El sistema desarrollado se basa en la tecnología emergente de fibras antirresonantes de núcleo hueco rellenas de gas, cuyos autores se encuentran entre los líderes mundiales. Dos fibras de núcleo hueco diferentes llenas de gases activos se combinan en una configuración en cascada que genera fuertes pulsos láser dirigidos al dióxido de carbono y al dióxido de azufre.
El dispositivo se basa en dos fibras ópticas huecas llenas de gas que actúan como filtros ultraselectivos. La primera fibra contiene metano bajo presión, mientras que la segunda contiene hidrógeno. Esta configuración permite generar rayos láser perfectamente adaptados para identificar las “firmas” específicas de los gases buscados en el aire.
Detección rápida y simultánea de contaminantes.
La gran ventaja del sistema reside en su capacidad para analizar varios gases al mismo tiempo, mientras que las tecnologías actuales deben detectarlos uno por uno. Los investigadores destacan que “cada rayo láser apunta específicamente a un gas sin interferir con las demás moléculas presentes”.
Las ventajas del dispositivo:
• Análisis de varios gases en segundos.
• Mayor precisión gracias a láseres ultrafinos
• Mayor confiabilidad que los sistemas existentes
Aplicaciones concretas para el medio ambiente.
Un sistema de este tipo se puede utilizar en la industria pesada y el transporte marítimo para controlar las emisiones nocivas y las emisiones de gases de efecto invernadero. Esto es parte de las nuevas regulaciones de la UE que establecen el objetivo para 2030 de reducir las emisiones netas de gases de efecto invernadero en al menos un 55% en comparación con los niveles de 1990.
Las primeras pruebas demostraron la eficacia del sistema en la detección de CO2 y SO2. Estos dos gases juegan un papel central en la calidad del aire y el cambio climático. El CO2 es el principal gas de efecto invernadero producido por el hombre, mientras que el SO2 contribuye a la lluvia ácida y a la contaminación urbana.
Áreas de aplicación:
• Monitoreo de la contaminación en la ciudad
• Control de vertidos industriales
• Monitoreo de cambios atmosféricos
Una herramienta adaptable para el futuro
El sistema se puede modificar para detectar otros tipos de gases simplemente ajustando los parámetros de los láseres. Los investigadores están trabajando para reducir el tamaño del dispositivo para que sea transportable en el campo.
Esta nueva tecnología láser supone un gran avance en la detección de gases atmosféricos. Su capacidad para medir múltiples contaminantes simultáneamente ofrece mayores oportunidades para la protección del medio ambiente y la lucha contra el cambio climático.
Artículo: « La síntesis de líneas Raman de fibra de núcleo hueco antirresonantes llenas de gas permite el acceso a la región de la huella molecular » – DOI: https://www.nature.com/articles/s41467-024-52589-8#MOESM5
